JP3489107B2 - Eye movement detection device - Google Patents

Eye movement detection device

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JP3489107B2
JP3489107B2 JP03741095A JP3741095A JP3489107B2 JP 3489107 B2 JP3489107 B2 JP 3489107B2 JP 03741095 A JP03741095 A JP 03741095A JP 3741095 A JP3741095 A JP 3741095A JP 3489107 B2 JP3489107 B2 JP 3489107B2
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eyeball
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eye movement
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光穂 山田
邦彦 石山
昭雄 竹井
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【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、眼球の黒目(角膜)と
白目(強膜)との反射率の違いによって被験者の眼球運
動を測定するいわゆる強膜反射方式の眼球運動検出装置
に関する。 【0002】 【従来の技術】従来、この種の眼球運動検出装置は、心
理学,工学,医学など、心理実験や診療分野で眼球運
動を測定しようとする場合に特に有効であり、これは先
に特開平1−268538号公報などで同一出願人が具
体的構成を開示している。 【0003】図4は、眼球運動の検出原理を説明するも
のであり、同図において、1は被験者の眼球であって、
この眼球1には、3個の素子が並設された水平方向の眼
球運動を検出するセンサ2と、垂直方向の眼球運動を検
出するセンサ3が配置される。センサ2は、眼球1の表
面中央に位置する黒目に赤外光を照射する発光素子たる
赤外LED4と、この赤外LED4による眼球1の表面
からの反射光を受光する受光素子たる左右一対のホトダ
イオード5とにより構成される。各ホトダイオード5の
出力は差動増幅器6に入力され、水平眼球位置を示す電
気信号情報に変換される。従って、被験者が真正面を見
ているとき、すなわち、黒目が眼球1の中央にあるとき
には、差動増幅器6の出力は略ゼロになる。 【0004】一方、センサ3は、眼球1の表面下縁に向
けて赤外光を照射する発光素子たる赤外LED7と、こ
の赤外LED7による眼球1の表面からの反射光を受光
する受光素子たる左右一対のホトダイオード8とにより
構成される。各ホトダイオード8の出力は加算増幅器9
に入力され、垂直眼球位置を示す電気信号情報に変換さ
れる。従って、眼球1が下を向くと、黒目の面積が多く
なって眼球1からの反射光量が小さくなり、逆に眼球1
が上を向くと、白目の面積が多くなって眼球1からの反
射光量が大きくなる。以上のようにして、眼球1の黒目
と白目との反射率の違いを利用して、差動増幅器6およ
び加算増幅器9からの信号情報に基づき、被験者の眼球
運動が測定される。 【0005】次に、図5に基づきセンサ2,3の設置箇
所について説明する。同図において、1は眼球、2,3
はユニット化されたセンサである。前記図4の説明図で
は、眼球を左右に分けた状態が示されているが、実際に
は、同一の眼球1にセンサ2,3を上下に配置した構成
となっている。眼球運動を最も精度良く検出するには、
眼球1の正面にセンサ2,3を設置するのが好適である
が、被験者の視野を遮ってしまうために、一般には図5
に示すように、眼球1の下部から眼球1に向けて、セン
サ2,3から眼球1の表面までの距離Lが15mm、目
の正面方向からの角度αが20゜〜30゜になるように
設定している。しかし、被験者が眼鏡を装着している場
合、図中破線で示すように眼鏡レンズAが挿入され、セ
ンサ2,3と眼球1との距離Lは15mm以上となるこ
とが多い。また、照射光と反射光の2回が眼鏡レンズA
を通過するため、ホトダイオード5あるいはホトダイオ
ード8に検出される検出光量もかなり減衰する。 【0006】 【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、各
発光LED4,7からの照射光量が常に一定しているた
め、例えば若年者などの眼球1の表面の反射率が高い被
験者では、眼球1からの反射光量が過多となって、ホト
ダイオード5あるいはホトダイオード8への検出光量が
飽和する場合がある。また、逆に高齢者などの眼球1の
表面の反射率が低い被験者や、眼鏡装着者などセンサ
2,3と眼球1との間に眼鏡レンズAが挿入され、眼球
1からの反射光量が極端に減少する場合には、ホトダイ
オード5あるいはホトダイオード8からの検出出力が低
下し、いずれも眼球運動を精度良く検出することができ
ないといった問題があった。このため、前者の若年者に
対しては、やむを得ず検出範囲を狭くしたり、あるい
は、後者の高齢者あるいは眼球装着者に対しては、精度
やSNR(信号対雑音比)を犠牲にして実験を行うのが
現状であった。また、特に後者の場合の対策として、各
発光LED4,7からの照射光量を増加させることも考
えられるが、眼球1への影響を考えた場合、眼球1への
照射光量は必要最小限にとどめる処置が必要である。し
かし、このような点にまで考慮した装置は存在していな
い。 【0007】そこで本発明は上記問題点に鑑み、眼球へ
の影響を最小限にとどめ、しかも、どのような被験者に
対しても眼球運動を精度よく検出することができると共
に、反射光量の補正精度を一層高めることができる眼球
運動検出装置を提供することをその目的とする。 【0008】 【課題を解決するための手段】本発明は、被験者の眼球
表面に赤外光を照射する発光素子と、被験者の眼球表面
からの反射光を受光する一対の受光素子とを備え、眼球
の黒目と白目との反射率の違いによって被験者の眼球運
動を測定する眼球運動検出装置において、被験者が注視
する注視視標と、前記各受光素子の出力を加算して垂直
眼球位置を示す電気信号情報に変換する加算増幅器と、
前記注視視標を注視しているときの前記加算増幅器から
の加算結果に基づき前記発光素子の照射光量を可変制御
する制御手段を備えたものである。 【0009】 【作用】上記構成によれば、眼球からの反射光量が少な
い被験者に対しては、発光素子の照射光量が増加すると
ともに、眼球からの反射光量が多い被験者に対しては、
発光素子の照射光量が減少して、眼球運動の検出精度が
向上するようになる。また、発光素子の照射光量は、被
験者の眼球の反射光量に応じて可変するため、本来少な
い照射光量でも十分に測定できる被験者に対しては、発
光素子の照射光量を減らして、眼球への影響を最小限に
とどめることができる。しかも、被験者の実際に見てい
る点と装置の検出位置とを一致させる較正作業時に、こ
の反射光量の補正操作を行えるので、較正時間は長くな
らない。また、垂直方向の眼球運動を検出する一対の受
光素子からの各出力を加算し、その加算結果に基づき発
光素子の照射光量を可変制御するようにしているので、
眼球から反射光量をよく反映する垂直方向の眼球運動の
検出出力により、反射光量の補正精度を一層高めること
ができる。 【0010】 【実施例】以下、本発明の一実施例を図1乃至図3に基
づき詳述する。なお、装置の基本動作原理は、前記従来
例で示した図4および図5と同一であるため、再度の説
明は省略する。 【0011】1は本発明に係わる装置の主要なブロック
構成図を示すものである。同図において、3は垂直方向
の眼球運動を検出する前述のセンサである。このセンサ
3は、眼球1の表面下縁に向けて赤外光を照射する赤外
LED7と、赤外LED7の照射時に眼球1の表面から
の反射光を受光する一対のホトダイオード8とを備えて
いる。ホトダイオード8の出力は、前記加算増幅器9な
どを備えた受光部11によって、垂直眼球運動を示す電気
信号に変換される。また、受光部11からの電気信号は、
制御手段たるCPU12にも出力されるようになってい
る。 【0012】13は、図2に示す較正ボード21の中央に配
置された被験者が注視する可視LEDなどの注視視標で
ある。この注視視標13は、被験者が実際に見ている位置
と、装置の検出位置とを一致させるために設けられてい
る。また、14はブザーなどの警報装置である。これらの
注視視標13の点灯と警報装置14の鳴動は、CPU12によ
り制御される。また、このCPU12は、被験者が注視視
標13を注視しているときの受光部11を経由するホトダイ
オード8の出力に基づき、眼球運動を精度良く検出でき
るように、発光LED7の照射光量を眼球1に影響のな
い範囲内で可変制御する照射光量可変制御手段(図示せ
ず)を備えている。15は、CPU12からの制御を受け
て、発光LED7の照射光量を駆動する発光制御部であ
る。なお、この図1には示していないが、前記センサ2
の発光LED4も発光制御部15に接続されており、その
照射光量はCPU12により発光LED7とともに可変制
御される。また、センサ2のホトダイオード5からの出
力は、差動増幅器6を介して水平眼球位置を示す電気信
号情報に変換される。 【0013】次に、上記構成における作用に関し具体的
に説明する。先ずその動作原理を開示すると、発光LE
D4,7の照射光量を最適値に可変設定するためには、
基準の照射光量で眼球1を照射した場合の眼球1の表面
の反射光量を測定する必要がある。この場合、眼球運動
の検出原理そのものが、反射光量の変化を検出するもの
であるため、被験者の眼球1の位置によって反射光量は
大きく変化する。そこで、基準となる眼球1の位置を決
める必要があるが、通常最も眼球1からの反射光量が安
定している正面方向を注視している眼球1の位置を基準
にして考える。すなわち、CPU12は、反射光量の補正
を行う際に、図2に示す位置で注視視標13を点灯制御
し、これを被験者正面に配置して被験者に注視させる。 【0014】しかし、前述の図4を参照にした眼球運動
の検出原理で説明したように、被験者が正面方向を注視
している場合には、水平方向の眼球運動の検出出力は双
方のホトダイオード5の出力差が略ゼロとなるために、
反射光量の大きさを反映しなくなる。これに対して、垂
直方向の眼球運動の検出出力は双方のホトダイオード8
の出力を略均等に加算したものが得られ、反射光量をよ
く反映していると考えられる。 【0015】このことから、本実施例では、垂直方向の
眼球運動を検出するセンサ3の出力を利用し、この出力
を加算増幅器9を備えた受光部11で垂直眼球運動を示す
電気信号に変換して出力するとともに、CPU12に入力
して眼球1からの反射光量を測定する。このとき入力さ
れた反射光量をRiとする。 【0016】一方、予め実験などにより予備測定を行
い、その結果標準的な精度の得られる好ましい反射光量
がRthであるとする。CPU12は、実際の反射光量R
iと好ましい反射光量Rthとの比G、すなわち、 【0017】 【数1】 【0018】発光LED4,7の照射光量がG倍となる
ように発光制御部15を制御する。具体的には、実際の反
射光量Riが好ましい反射光量Rthよりも少なく、 【0019】 【数2】 【0020】となっている場合には、発光LED4,7
の照射光量を増加させ、一方、実際の反射光量Riが好
ましい反射光量Rthよりも多く、 【0021】 【数3】 【0022】となっている場合には、発光LED4,7
の照射光量を減少させる。CPU12は、眼球1からの反
射光量Riが好ましい反射光量Rthになるように、発
光LED4,7の照射光量を可変制御し、以後、この好
ましい反射光量Rthによって、眼球運動の測定が行わ
れる。 【0023】ところで、本実施例では、被験者が標準的
な眼鏡レンズAを装着した場合に得られる通常の反射光
量をRsとすると、CPU12は、この反射光量Rsより
も著しく小さい値、例えば反射光量Rsの半分の値を最
低反射光量R1として記憶している。そしてCPU12
は、被験者が注視視標13を注視しているときに得られた
反射光量Riが、最低反射光量R1よりも小さい時に
は、眼鏡の影響による反射光量の減少というよりも、む
しろセンサ3の取付け位置の不良であると判断して、警
報装置14を鳴動させて、装着者に警報を発するととも
に、発光LED4,7から照射を初期値の光量のまま変
化させないように発光制御部15を制御する。これにより
眼球1への照射光量をむやみに増加させて、SNRを減
少させてしまうという問題を除去することができる。 【0024】また、本装置では、こうしたCPU12によ
る反射光量の補正操作をわざわざ独立して行わなくても
良いという利点がある。なぜならば、このような眼球運
動検出方式では、図3に示すような複数の点を有する較
正ボード21を被験者に提示し、これを予め一点ずつ注視
させることにより、被験者の実際に見ている点と装置の
検出位置とを一致させる較正作業が必要であるからであ
る。すなわち、被験者がちょうど中央の注視視標13を注
視しているときに、上述の反射光量の補正操作を行え
ば、較正時間が無用に長くなる虞れもない。 【0025】このように上記実施例の眼球運動検出装置
は、被験者が注視する注視視標13と、この注視視標13を
注視しているときのホトダイオード8からの出力に基づ
き、発光LED4,7の照射光量を可変制御するCPU
12とを備えているので、眼球1からの反射光量が少ない
被験者に対しては、発光LED4,7の照射光量が増加
して、眼球運動の検出精度が向上するとともに、SNR
も向上する。逆に、眼球1からの反射光量が多い被験者
に対しては、発光LED4,7の照射光量が減少するた
め、眼球1の大きな動きでホトダイオード5あるいはホ
トダイオード8の出力が飽和する問題を一掃できるとと
もに、必要最小限のダイナミックレンジの確保も可能と
なり、検出範囲を広げて眼球運動の検出精度を向上する
ことができる。この場合、発光LED4,7の照射光量
は、被験者の眼球1の反射光量に応じて可変するため、
本来少ない照射光量でも十分に測定できる被験者に対し
ては、発光LED4,7の照射光量を減らして、眼球1
への影響を最小限にとどめることができる。しかも、被
験者の実際に見ている点と装置の検出位置とを一致させ
る較正作業時に、この反射光量の補正操作を行えるの
で、較正時間が長くならないという効果もある。 【0026】また、上記構成では、垂直方向の眼球運動
を検出する一対の受光素子すなわちホトダイオード8か
らの各出力を加算し、その加算結果に基づきCPU12に
より発光素子すなわち発光LED4,7の照射光量を可
変制御するように構成するのが好ましい。これは、垂直
方向の眼球運動の検出出力が、眼球1から反射光量をよ
く反映することに起因するものであり、これにより、C
PU12による反射光量の補正精度を一層高めることがで
きる。また、注視視標13は、眼球1の正面に略対向した
位置に設けることが好ましい。この場合、眼球1からの
反射光量が安定して精度が向上し、発光ダイオード4,
7からの照射光量を好ましい値に可変することができ
る。 【0027】ところで上記構成では、センサ3の取付け
位置の不良により、反射光量の補正時におけるホトダイ
オード8の出力が極端に低下しても、これを知らないま
ま補正が行われて、眼球運動を正確に検出できないとい
った不具合を生じる。また、この場合には、発光LED
4,7の照射光量が眼球1に好ましくないレベルにまで
増加する虞れがある。そこで本装置は、こうした問題点
を解決するべく、注視視標13を注視しているときのホト
ダイオード8の出力が所定値以下の場合に報知する報知
手段すなわち警報装置14をさらに備えているので、セン
サ3の取付け位置の不良を前もって知らせることが可能
である、しかも、この場合には、CPU12により発光L
ED4,7からの照射が初期値の光量のまま変化しなく
なるため、被験者の眼球1に対して過大な照射が行われ
ることを回避することができる。 【0028】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の要旨の範囲において種々の変形実
施が可能である。例えば、実施例では、垂直方向の眼球
運動を検出するセンサ3の双方のホトダイオード8から
の出力を利用して、注視時における眼球1からの反射光
量を測定しているが、差動増幅器6あるいは加算増幅器
9の一方の入力、すなわち、ホトダイオード5あるいは
ホトダイオード8の一方の出力のみを利用してもよい。
また、ホトダイオード5およびホトダイオード8の出力
を複数組み合わせて、反射光量を測定することも勿論可
能である。 【0029】 【発明の効果】本発明は、被験者の眼球表面に赤外光を
照射する発光素子と、被験者の眼球表面からの反射光を
受光する一対の受光素子とを備え、眼球の黒目と白目と
の反射率の違いによって被験者の眼球運動を測定する眼
球運動検出装置において、被験者が注視する注視視標
と、前記各受光素子の出力を加算して垂直眼球位置を示
す電気信号情報に変換する加算増幅器と、前記注視視標
を注視しているときの前記加算増幅器からの加算結果
基づき前記発光素子の照射光量を可変制御する制御手段
を備えたものであり、眼球への影響を最小限にとど
め、しかも、どのような被験者に対しても眼球運動を精
度よく検出することが可能となると共に、反射光量の補
正精度を一層高めることができる。また、較正時間が無
用に長くならないという効果もある。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a so-called sclera in which the eye movement of a subject is measured based on the difference in reflectance between the iris (cornea) and the white (sclera) of the eyeball. The present invention relates to a reflection type eye movement detecting device. 2. Description of the Related Art Conventionally, this type of eye movement detecting device is particularly effective when trying to measure eye movement in the field of psychological experiments and medical treatments such as psychology, engineering, and medicine. The same applicant has disclosed a specific configuration in Japanese Patent Laid-Open Publication No. 1-268538 and the like. FIG. 4 illustrates the principle of detecting eye movement. In FIG. 4, reference numeral 1 denotes an eyeball of a subject,
The eyeball 1 is provided with a sensor 2 for detecting horizontal eye movement and a sensor 3 for detecting vertical eye movement in which three elements are juxtaposed. The sensor 2 includes an infrared LED 4 that is a light emitting element that irradiates infrared light to a black eye positioned at the center of the surface of the eyeball 1, and a pair of right and left light receiving elements that receive light reflected by the infrared LED 4 from the surface of the eyeball 1. And a photodiode 5. The output of each photodiode 5 is input to a differential amplifier 6 and converted into electric signal information indicating a horizontal eyeball position. Therefore, when the subject is looking straight ahead, that is, when the iris is at the center of the eyeball 1, the output of the differential amplifier 6 becomes substantially zero. On the other hand, the sensor 3 includes an infrared LED 7 which emits infrared light toward the lower edge of the surface of the eyeball 1 and a light receiving element which receives light reflected by the infrared LED 7 from the surface of the eyeball 1. It comprises a pair of right and left photodiodes 8. The output of each photodiode 8 is a summing amplifier 9
And is converted into electrical signal information indicating the vertical eyeball position. Accordingly, when the eyeball 1 faces downward, the area of the iris increases and the amount of light reflected from the eyeball 1 decreases, and conversely, the eyeball 1
Turns upward, the area of the white of the eye increases, and the amount of light reflected from the eyeball 1 increases. As described above, the eye movement of the subject is measured based on the signal information from the differential amplifier 6 and the addition amplifier 9 using the difference in the reflectance between the black eye and the white eye of the eyeball 1. Next, the installation locations of the sensors 2 and 3 will be described with reference to FIG. In the figure, 1 is an eyeball, 2, 3
Is a unitized sensor. In the explanatory diagram of FIG. 4, a state in which the eyeball is divided into right and left is shown. However, in actuality, the sensor 2 and the sensor 3 are arranged vertically on the same eyeball 1. To detect eye movement with the highest accuracy,
It is preferable to install the sensors 2 and 3 in front of the eyeball 1. However, since the sensors 2 and 3 obstruct the visual field of the subject, generally,
As shown in the figure, from the lower part of the eyeball 1 toward the eyeball 1, the distance L from the sensors 2 and 3 to the surface of the eyeball 1 is 15 mm, and the angle α from the front direction of the eye is 20 ° to 30 °. You have set. However, when the subject wears spectacles, the spectacle lens A is inserted as shown by a broken line in the figure, and the distance L between the sensors 2 and 3 and the eyeball 1 is often 15 mm or more. In addition, the irradiation light and the reflected light are applied to the spectacle lens A twice.
, The amount of light detected by the photodiode 5 or the photodiode 8 is considerably attenuated. In the above prior art, since the amount of light emitted from each of the light-emitting LEDs 4 and 7 is always constant, for example, a subject such as a young person having a high reflectance of the surface of the eyeball 1 has a high reflectance. In some cases, the amount of light reflected from the eyeball 1 becomes excessive, and the amount of light detected by the photodiode 5 or the photodiode 8 is saturated. On the other hand, a spectacle lens A is inserted between the eyeball 1 and the sensor 2, such as an elderly person, whose reflectance is low on the surface of the eyeball 1, or a spectacle wearer, and the amount of reflected light from the eyeball 1 is extremely high. In the case where the number of the eyeball movements decreases, the detection output from the photodiode 5 or the photodiode 8 decreases, and there is a problem that the eyeball movement cannot be accurately detected. For this reason, the detection range must be narrowed for the former young person, or the experiment must be performed at the expense of accuracy or SNR (signal-to-noise ratio) for the latter elderly person or eye wearer. It was the current situation. In particular, as a countermeasure in the latter case, it is conceivable to increase the amount of light emitted from each of the light-emitting LEDs 4 and 7, but when considering the effect on the eyeball 1, the amount of light applied to the eyeball 1 is kept to a minimum. Action is required. However, there is no device that takes such a point into consideration. [0007] The present invention has been made in view of the above problems, minimize the impact on the eye, yet when the eye movement for any given subject can be detected accurately co
Another object of the present invention is to provide an eye-movement detecting device that can further improve the accuracy of correcting the amount of reflected light . According to the present invention, there is provided a light-emitting element for irradiating infrared light to a subject's eyeball surface, and a pair of light-receiving elements for receiving light reflected from the subject's eyeball surface, In an eyeball movement detection device that measures the eyeball movement of a subject by the difference in reflectance between the black eye and the white eye of the eyeball, a gaze target that the subject gazes at, and the output of each of the light receiving elements is added and the vertical
An addition amplifier that converts the information into electric signal information indicating an eyeball position,
From the summing amplifier when gazing at the gaze target
The irradiation light amount of the light emitting element based on the addition result is obtained and a control means for variably controlling. According to the above arrangement, the amount of light emitted from the light emitting element increases for a subject whose amount of reflected light from the eyeball is small, and the amount of light reflected from the eyeball increases for a subject whose amount of reflected light from the eyeball is small.
The amount of light emitted from the light emitting element is reduced, and the accuracy of detecting eye movement is improved. In addition, since the amount of light emitted from the light emitting element varies depending on the amount of light reflected from the eyeball of the subject, the amount of light emitted from the light emitting element can be reduced for subjects who can sufficiently measure even the originally small amount of light. Can be minimized. In addition, since the operation of correcting the amount of reflected light can be performed at the time of the calibration operation for matching the point actually observed by the subject with the detection position of the apparatus, the calibration time does not become long. Also, a pair of receivers for detecting vertical eye movements are provided.
Each output from the optical element is added, and the output is generated based on the addition result.
Since the irradiation light quantity of the optical element is variably controlled,
The vertical eye movement that reflects the amount of light reflected from the eye
Using detection output to further improve the accuracy of reflected light correction
Can be. An embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to FIGS. The basic operation principle of the device is the same as that shown in FIGS. FIG. 1 shows a main block diagram of an apparatus according to the present invention. In the figure, reference numeral 3 denotes the aforementioned sensor for detecting the eye movement in the vertical direction. The sensor 3 includes an infrared LED 7 that irradiates infrared light toward the lower edge of the surface of the eyeball 1 and a pair of photodiodes 8 that receives light reflected from the surface of the eyeball 1 when the infrared LED 7 irradiates. I have. The output of the photodiode 8 is converted into an electric signal indicating vertical eye movement by the light receiving unit 11 including the addition amplifier 9 and the like. The electric signal from the light receiving unit 11 is
The data is also output to the CPU 12 as control means. Reference numeral 13 denotes a gazing target such as a visible LED which is gazed at by a subject disposed in the center of the calibration board 21 shown in FIG. The gaze target 13 is provided to match the position actually observed by the subject with the detection position of the device. Reference numeral 14 denotes an alarm device such as a buzzer. The lighting of the gaze target 13 and the sounding of the alarm device 14 are controlled by the CPU 12. The CPU 12 also determines the amount of light emitted from the light emitting LED 7 based on the output of the photodiode 8 passing through the light receiving unit 11 when the subject is gazing at the gaze target 13 so that the eye movement can be accurately detected. And a variable irradiation light amount control means (not shown) for variably controlling the irradiation light amount within a range that does not affect the light amount. Reference numeral 15 denotes a light emission control unit that drives the irradiation light amount of the light emitting LED 7 under the control of the CPU 12. Although not shown in FIG. 1, the sensor 2
The light-emitting LED 4 is also connected to the light-emission control unit 15, and the irradiation light amount is variably controlled by the CPU 12 together with the light-emitting LED 7. Further, the output from the photodiode 5 of the sensor 2 is converted into electric signal information indicating the horizontal eyeball position via the differential amplifier 6. Next, the operation of the above configuration will be specifically described. First, the operating principle will be disclosed.
In order to variably set the irradiation light amounts of D4 and D7 to optimal values,
It is necessary to measure the amount of reflected light on the surface of the eyeball 1 when the eyeball 1 is irradiated with the reference irradiation light amount. In this case, since the detection principle of the eyeball movement itself detects a change in the amount of reflected light, the amount of reflected light greatly changes depending on the position of the eyeball 1 of the subject. Therefore, it is necessary to determine the position of the eyeball 1 serving as a reference. However, the position of the eyeball 1 gazing in the front direction where the amount of reflected light from the eyeball 1 is most stable is considered as a reference. That is, when correcting the amount of reflected light, the CPU 12 controls the lighting of the gaze target 13 at the position shown in FIG. 2 and arranges this at the front of the subject to make the subject gaze. However, as described above with reference to the principle of detecting the eye movement with reference to FIG. 4, when the subject is gazing in the front direction, the detection output of the eye movement in the horizontal direction is output from both photodiodes 5. Since the output difference of
The amount of reflected light is no longer reflected. On the other hand, the detection output of the eye movement in the vertical direction is output from both photodiodes 8.
Are obtained by substantially evenly adding the outputs of the above, and it is considered that the reflected light amount is well reflected. Therefore, in the present embodiment, the output of the sensor 3 for detecting the vertical eye movement is utilized, and this output is converted into an electric signal indicating the vertical eye movement by the light receiving section 11 provided with the addition amplifier 9. And outputs the same to the CPU 12 to measure the amount of reflected light from the eyeball 1. The amount of reflected light input at this time is defined as Ri. On the other hand, it is assumed that a pre-measurement is performed in advance by an experiment or the like, and as a result, a preferable reflected light amount at which standard accuracy can be obtained is Rth. The CPU 12 calculates the actual reflected light amount R
The ratio G between i and the preferred amount of reflected light Rth, that is, The light emission control unit 15 is controlled so that the irradiation light amount of the light emitting LEDs 4 and 7 becomes G times. Specifically, the actual reflected light amount Ri is smaller than the preferred reflected light amount Rth. If the light emitting LEDs 4 and 7
Is increased, while the actual reflected light amount Ri is larger than the preferred reflected light amount Rth. If the light emitting LEDs 4 and 7
To reduce the amount of irradiation. The CPU 12 variably controls the irradiation light amount of the light-emitting LEDs 4 and 7 so that the reflection light amount Ri from the eyeball 1 becomes a preferable reflection light amount Rth, and thereafter, the eye movement is measured by the preferable reflection light amount Rth. In this embodiment, assuming that the normal reflected light amount obtained when the subject wears the standard spectacle lens A is Rs, the CPU 12 determines a value significantly smaller than the reflected light amount Rs, for example, the reflected light amount. The half value of Rs is stored as the minimum reflected light amount R1. And CPU12
When the reflected light amount Ri obtained when the subject gazes at the gaze target 13 is smaller than the minimum reflected light amount R1, the mounting position of the sensor 3 is rather than the decrease in the reflected light amount due to the effect of the glasses. Is judged to be defective, the alarm device 14 is sounded to give an alarm to the wearer, and the light emission control unit 15 is controlled so that the light emission from the light emitting LEDs 4 and 7 is not changed with the initial light amount. This can eliminate the problem that the amount of light applied to the eyeball 1 is unnecessarily increased and the SNR is reduced. The present apparatus also has the advantage that the operation of correcting the amount of reflected light by the CPU 12 need not be performed independently. This is because, in such an eye movement detection method, the calibration board 21 having a plurality of points as shown in FIG. This is because it is necessary to perform a calibration operation for matching the detection position of the apparatus with the detection position of the apparatus. That is, if the subject performs the above-described operation of correcting the amount of reflected light while the subject is gazing at the gaze target 13 at the center, there is no fear that the calibration time is unnecessarily long. As described above, the eye-movement detecting device of the embodiment described above uses the light-emitting LEDs 4 and 7 based on the gaze target 13 that the subject gazes at and the output from the photodiode 8 when the gaze target 13 is being gazed at. CPU variably controls the amount of irradiation of light
12, the irradiation light amount of the light-emitting LEDs 4 and 7 is increased for a subject whose reflected light amount from the eyeball 1 is small, so that the detection accuracy of the eye movement is improved and the SNR is improved.
Also improve. Conversely, for a subject whose amount of reflected light from the eyeball 1 is large, the amount of light emitted from the light-emitting LEDs 4 and 7 is reduced, so that the problem that the output of the photodiode 5 or the photodiode 8 is saturated by a large movement of the eyeball 1 can be eliminated. In addition, the minimum necessary dynamic range can be ensured, and the detection range can be expanded to improve the accuracy of detecting the eye movement. In this case, the amount of light emitted from the light-emitting LEDs 4 and 7 varies according to the amount of light reflected from the eyeball 1 of the subject.
For a subject who can sufficiently measure even the originally small amount of irradiation light, the irradiation light amount of the light-emitting LEDs 4 and 7 is reduced,
Impact on the environment can be minimized. Moreover, since the operation of correcting the amount of reflected light can be performed at the time of the calibration operation for matching the point actually observed by the subject with the detection position of the apparatus, the calibration time does not become long. In the above configuration, the outputs from the pair of light receiving elements for detecting the eye movement in the vertical direction, ie, the photodiodes 8, are added, and the CPU 12 determines the amount of light emitted from the light emitting elements, ie, the light emitting LEDs 4, 7, based on the addition result. It is preferable to configure so as to perform variable control. This is due to the fact that the detection output of the eye movement in the vertical direction reflects the amount of light reflected from the eyeball 1 well.
The correction accuracy of the amount of reflected light by the PU 12 can be further improved. It is preferable that the fixation target 13 is provided at a position substantially facing the front of the eyeball 1. In this case, the amount of light reflected from the eyeball 1 is stabilized, and the accuracy is improved.
7 can be changed to a preferable value. In the above configuration, even if the output of the photodiode 8 at the time of correcting the amount of reflected light is extremely reduced due to a defective mounting position of the sensor 3, the correction is performed without knowing this, and the eye movement can be accurately determined. The problem that it cannot be detected is caused. In this case, the light emitting LED
There is a possibility that the irradiation light amounts 4 and 7 may increase to a level that is not desirable for the eyeball 1. Therefore, in order to solve such a problem, the present apparatus further includes a notifying unit that notifies when the output of the photodiode 8 when the gaze target 13 is gazing is equal to or less than a predetermined value, that is, an alarm device 14. It is possible to notify the defect of the mounting position of the sensor 3 in advance, and in this case, the light emission L
Since the irradiation from the EDs 4 and 7 does not change with the initial light amount, it is possible to prevent the irradiation of the subject's eyeball 1 from being excessively performed. The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made within the scope of the present invention. For example, in the embodiment, the reflected light amount from the eyeball 1 at the time of gazing is measured using the output from both photodiodes 8 of the sensor 3 that detects the eye movement in the vertical direction. One input of the summing amplifier 9, that is, only one output of the photodiode 5 or the photodiode 8 may be used.
Further, it is of course possible to measure the amount of reflected light by combining a plurality of outputs of the photodiodes 5 and 8. According to the present invention, there is provided a light-emitting element for irradiating infrared light to the eyeball surface of a subject, and a pair of light-receiving elements for receiving light reflected from the eyeball surface of the subject. In an eye movement detection device that measures the eye movement of a subject by a difference in reflectance from the white eye, a gaze target that the subject gazes at and the output of each of the light receiving elements are added to indicate the vertical eye position.
An addition amplifier for converting the signal into electric signal information, and control means for variably controlling the irradiation light amount of the light emitting element based on the addition result from the addition amplifier when the fixation target is gazing.
In addition to minimizing the effect on the eyeball, it is possible to accurately detect the eyeball movement for any subject and to compensate for the amount of reflected light.
The accuracy can be further improved . Also, there is an effect that the calibration time is not unnecessarily long.

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の一実施例を示す装置のブロック構成図
である。 【図2】同上注視視標の位置を示す較正ボードの正面図
である。 【図3】同上眼球運動装置を較正する際に使用する較正
ボードの正面図である。 【図4】一般的な眼球運動の検出原理を示す概略説明図
である。 【図5】同上好ましいセンサの設置位置を示す概略説明
図である。 【符号の説明】 4,7 発光LED(発光素子) 5,8 ホトダイオード(受光素子)9 加算増幅器 12 CPU(制御手段) 13 注視視標
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram of an apparatus showing one embodiment of the present invention. FIG. 2 is a front view of the calibration board showing the position of the gaze target; FIG. 3 is a front view of a calibration board used when calibrating the eye movement apparatus. FIG. 4 is a schematic explanatory view showing a general principle of detecting eye movement. FIG. 5 is a schematic explanatory view showing a preferred installation position of the sensor. [Description of Signs] 4,7 Light-emitting LED (light-emitting element) 5,8 Photodiode (light-receiving element) 9 Addition amplifier 12 CPU (control means) 13 Gaze target

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石山 邦彦 東京都世田谷区砧一丁目10番11号 日本 放送協会放送技術研究所 ヒューマンサ イエンス研究部内 (72)発明者 竹井 昭雄 東京都大田区上池台三丁目29番1号 (56)参考文献 特開 平1−268538(JP,A) 特開 平3−109028(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) A61B 3/10 - 3/18 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Kunihiko Ishiyama 1-10-11 Kinuta, Setagaya-ku, Tokyo Human Broadcasting Research Institute Human Science Department, Japan Broadcasting Corporation (72) Inventor Akio Takei Kamiikedaizo, Ota-ku, Tokyo No. 29-1 (56) References JP-A-1-268538 (JP, A) JP-A-3-109028 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) A61B3 / 10-3/18

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 被験者の眼球表面に赤外光を照射する発
光素子と、被験者の眼球表面からの反射光を受光する
対の受光素子とを備え、眼球の黒目と白目との反射率の
違いによって被験者の眼球運動を測定する眼球運動検出
装置において、被験者が注視する注視視標と、前記各受
光素子の出力を加算して垂直眼球位置を示す電気信号情
報に変換する加算増幅器と、前記注視視標を注視してい
るときの前記加算増幅器からの加算結果に基づき前記発
光素子の照射光量を可変制御する制御手段を備えたこ
とを特徴とする眼球運動検出装置。
(57) a light emitting element for irradiating the Patent Claims 1 The infrared light on the ocular surface of the subject, one for receiving reflected light from the eyeball surface of the subject
And a pair of light receiving elements, the eye movement detecting device for measuring eye movement of the subject due to the difference in reflectance between the eye of the iris and whites, the gaze optotype the subject is gazing, each receiving
The electrical signal information indicating the vertical eye position is obtained by adding the outputs of the optical elements.
Eyeball to the summing amplifier that converts the broadcast, characterized in that a control means for variably controlling the light quantity of the light emitting element based on the addition result from the summing amplifier when gazing the gaze optotypes Motion detection device.
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